徐光启的父亲弃商归农，为人“博识强记，于阴阳、医术、星相、占候、二氏之书，多所通综，每为人陈说讲解，亦娓娓终日”。而徐光启的母亲“性勤事，早暮纺绩，寒暑不辍”。“每语丧乱事（指使寇人侵），极评委，当日吏将所措置，以何故成败，应当若何，多中机要”（见徐光启所写“先考事略”，“先妣事略”）。如此的家庭和父母，对徐光启后来钻研科学技术、重农兵、尚实践、毕生唯勤唯俭、安贫苦素等等都有良好的影响。
青少年时代的徐光启，聪敏好学，活泼矫健，当时人们说他“章句、帖括、声律、书法均臻佳妙”，喜欢雪天登城，在龙华寺读书时喜登塔顶，“与鹊争处，俯而喜”。万历九年（1581年）中秀才，“便以天下为己任。为文钩深抉奇，意义自畅”，他曾说道“文宜得气之先，道理之极，方足炳辉千古”。这是由神童到才子的形象。
万历九年中秀才后，因家境关系，徐光启开始在家乡教书。加之连年自然灾害，他参加举人考试又屡试不中，这期间，他备受辛苦。
大约是在万历二十一年（1593年），徐光启受聘去韶州任教，两年后又转移至浔州。徐光启在韶州见到了传教士郭居静（LCattaneo）。这是徐光启与传教士的第一次接触。
万历二十五年（1597年），徐光启由广西入京应试，本已落选，但却被主考官焦竑（1540年-1620年）于落第卷中检出并拔置为第一名。现在看来，徐、焦二人都主张文章学问应该“益于德，利于行，济于事”，或许在经世致用思想上的一致，徐光启才被焦竑赏识并被拔置第一的。但不久焦竑被劾丢官，转年徐光启参加会试也未能考中进士。他便又回到家乡课馆教书，同时涉猎古今，尤其注意当代问题。
万历三十一年（1603年），徐光启在南京接受洗礼，加入天主教。徐光启生活的晚明时期，正值西方耶稣传教士纷纷来华之机，经过长期试探，传教士们认为通过传播科学知识，可以达到更好地传播宗教的效果。徐光启也认为传教士所传播的学问“略有三种，大者修身事天，小者格物穷理……而余乃亟传其小者”（刻《几何原本》序）。徐光启还认为“其教必可以补儒易佛，而其绪余更有一种格物穷理之学”（《泰西水法》序）。徐光启是明末参加天主教的重要人物之一，对引进西方科学技术起了较大的作用。
万历三十二年（1604年）徐光启迎来了他一生中的重大转折，这一年春帏，他考中进士，开始步入仕途。徐光启20岁时中秀才，36岁中举入，考中进士时已是43岁，为科举功名共用去了23年时间。
徐光启在未中进士之前，曾长期辗转苦读，在破万卷书、’行万里路之后，深知流行于明中叶以后的陆王心学，主张禅静顿悟、反对经世致用，实为误国害民。有人记述徐光启当时的变化说：“（他）尝学声律、工楷隶，及是悉弃去，（专）习天文、兵法、屯、盐、水利诸策，旁及工艺数学，务可施用于世者。”还有人记述说“公初策仕入馆职，即身任天下，讲求治道，博览群书，要诸体用。诗赋书法，素所善也，既谓雕虫不足学，悉的不为，专以神明治历律兵农，穷天人指趣”。（邹漪《启祯野乘·徐文定传》、张溥为徐光启《农政全书》所写序言）徐光启思想上的如此转变，使他的后半生走上了积极主张经世致用、崇尚实学的道路。徐光启是明末清初学术界、思想界兴起的实学思潮中的一位有力的鼓吹者、推动者。
徐光启考中进士后即被考选为翰林院庶吉士，人翰林馆学习，在馆所撰课艺，如《拟上安边御敌疏》《拟缓举三殿及朝门工程疏》《处置宗禄边饷议》《漕河议》等，表现了徐光启忧国忧民的思虑和渊博的治国安邦的谋略，大都是一些切实可行的方案，与那些空泛不实、纸上谈兵的时文是不可同日而语的。万历三十五年（1607年）散馆，授翰林院检讨，不久丧父，返乡守制。
前此在万历三十四年秋，徐光启即与传教士利玛窦（M.Ricci）合作翻译西方数学名著《几何原本》的前六卷（初版于160年），还译了《测量法义》。这是西方科学著作译为中文的开始。利玛窦是明末来华传教士中最为著名的一位。在因父丧回上海守制三年期间，徐光启又对上述两部译作进行了修改。守制期间，他还进行了农事试验，为救灾救荒，他引种并推广了甘薯，撰写了《甘薯疏》。
徐光启于万历三十八年（1610年）守制期满，回京复职，此后除几次临时性差事之外，一直担任较为闲散的翰林院检讨。和当时一般文人官吏热衷于笔墨应酬不同，徐光启则是用较多的时间进行天文、算法、农学、水利等科学技术研究，从事了不少这方面的翻译和写作。在写给亲戚的信中徐光启自述道：“昨岁偶以多言之故，谬用历法见推……‘惟欲遂以此毕力，并应酬文墨一切迸除矣。何者今世作文集至千百万言者非乏，而为我所为者无一有。历虽无切于用，未必更无用于今之诗文也。况弟辈所为之历算之学，渐次推广，更有百千有用之学出焉。如今岁偶尔讲求数种用水之法，试一为之，颇觉于民事为便……弟年来百端俱废者，大半为此事所夺。”（《徐光启集·致老亲家书》）其中的“用水之法”，指的是万历四十年（1612年）与传教士熊三拔（S.deUrsis）合译的《泰西水法》，书中介绍了西洋的水利工程作法和各种水利机械。在此期间，徐光启还与传教士合作再次校订了《几何原本》并出版了第二版。同时他还为李之藻与利玛窦合译的《同文算指》（此书介绍了西方的笔算数学）、熊三拔编著的介绍天文仪器的《简平仪说》等书写了序言。这些序言表达了徐光启对传人的西方科技知识的看法。
向传教士学习科技知识的同时，徐光启对他们的传教活动也进行了协助，帮他们刊刻宗教书籍，对传教士的活动也有所庇护。徐光启的这许多行为，多被朝臣误解，加上与其他官员的一些意见不合，因此他辞去工作，在天津购置土地，种植水稻、花卉、药材等。万历四十一年至四十六年（1613年-1618年）间，他在天津从事农事试验，其余时间则多是往来于京津之间。这期间，徐光启写成“粪壅规则”（施肥方法），并写成他后来的农学方面巨著《农政全书》的编写提纲。
万历四十六年（1618年）北方后金（即后来的清）军队进攻，边事紧急，经人介绍推荐，明廷召徐光启于病中。徐光启在写给焦竑的信中写道：“国无武备，为日久矣，一朝？衅起，遂不可文。启才职事皆不宜兵戎之役，而义无坐视，以负国恩与师门之教。”他不但自己立即赴命，同时还感召别人放弃安适生活，共赴国难。至天启三年（1621年）的三年多时间里，徐光启从事逃兵、练兵的工作。这时他虽已年近六旬，而保国守土的爱国忠心，昭昭可鉴，不让壮年。
万历四十七年（1619年），徐光启以詹事府少詹事兼河南道监察御史的新官衔督练新军。他主张“用兵之道，全在选练”，“选需实选，练需实练”。这期间他写了各种军事方面的奏疏、条令、阵法等等，后来大都由他自选编人《徐氏庖言》一书之中。但是由于财政拮据、议臣掣肘等原因，练兵计划并不顺利，徐光启也因操劳过度，于天启元年（1621年）三月上疏回天津“养病”，六月辽东兵败，又奉召入京，但终因制造兵器和练兵计划不能如愿，十二月再次辞归天津。
不久，明朝廷由于魏忠贤阉党擅权专政，政局黑暗。为广树党羽，笼络人心，阉党曾拟委任徐光启为礼部右侍郎兼翰林院侍读学士协理詹事府事的官职，但徐光启不肯就任，引起阉党不满，被劾，皇帝命他“冠带闲住”，于是他回到上海（1624年）。在上海“闲住”期间，他进行《农政全书》的写作（1625年-1628年）。徐光启自编的军事论集《徐氏庖言》，也是此时刊刻出版的。天启五年（1625年）阉党弹劾徐光启练兵为“孟浪无对”“骗官盗饷”“误国欺君”等等，《徐氏庖言》的出版正是对这些不实之词的回答。
崇祯帝即位，杀魏忠贤，阉党事败。崇祯元年（1628年），徐光启官复原职，八月，充日讲官，经筵讲官，为天子师。崇祯二年，他又升为礼部左侍郎，三年升礼部尚书，已是朝廷重臣。
这期间，徐光启对垦荒、练兵、盐政等方面都多所建白，但其主要精力则是用于修改历法。前此自从与传教士接触之后徐光启即留心天文历法。万历四十年（1612年）就有人推荐由徐光启督修改历，末成。至此崇祯二年（1629年）五月朔日食，徐光启恢西法推算，其结果较钦天监为密，九月，朝廷决心改历，令徐光启主持。徐光启从编译西方天文历法书籍人手，同时制造仪器，精心观测，自崇祯四年（1631年）起，分五次进呈所编译的图书著作。这就是著名的《崇祯历书》，全书共46种，137卷。别人亲见并记述了他的这段生活，说他“扫室端坐，下笔不休，一榻无椎……冬不炉，夏不扇……推算纬度，昧爽细书，迄夜半乃罢。”（张溥为《农政全书》所写的序）这时，徐光启已70岁了，但其研究热情不减，亲自实践，目测笔书，融会中西，不愧为一代科学家的风范。
崇祯五年（1632年）六月，徐光启以礼部尚书兼东阁大学士入阁，参与机要。“每日人值，手不停挥，百尔焦劳”，“归寓夜中，篝的详绎，理其大纲，订其细节”，这正是他宰相兼科学家繁忙生活的写照。如此繁忙，不久，他就病倒了。这年十一月，加徐光启为太子少保。
崇祯六年（1633年）八月，再加徐光启太子太保、文渊阁大学士兼礼部尚书，至此，他已是位极人臣了。十一月病危，仍奋力写作“力疾依榻，犹矻矻捉管了历书”，并嘱家属“速缮成《农书》进呈，以毕吾志”。可谓为科学研究，直至最后。十一月七日，一代哲入逝世，终年72岁，溢文定，墓地现存于上海徐家汇徐墓公园。
《选练百字诀》和《选练条格》等等，体现了徐光启“实选”“实练”的现实精神。
名师点评
被誉为“中国的培根”的徐光启，人格、品行高尚、勤奋好学，凡是有实用价值的他都学，也是一个认真刻苦的人。他主张学问务实、“经世致用”、“富国利民”；他博古通今、学贯中西，富有远见卓识；徐光启尊重知识、崇尚科学，想引入西学进行社会变革。徐光启爱国利民、反对墨守成规，勇于探索的精神是中华民族的精神财富，徐光启不仅属于中国，也属于世界。
